DESEMPENHO TÉRMICO DE BLOCOS DE VEDAÇÃO COM O USO DE GESSO E DE RESÍDUOS POLIMÉRICOS

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL

MELLYNE PALMEIRA MEDEIROS

DESEMPENHO TÉRMICO DE BLOCOS DE VEDAÇÃO COM O USO DE GESSO E DE RESÍDUOS POLIMÉRICOS

Orientador: Prof. Dr. Normando Perazzo Barbosa Co-orientador: Prof. Dr. Aluísio Braz de Melo

João Pessoa / PB

Setembro / 2016

MELLYNE PALMEIRA MEDEIROS

DESEMPENHO TÉRMICO DE BLOCOS DE VEDAÇÃO COM O USO DE GESSO E DE RESÍDUOS POLIMÉRICOS

Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil e Ambiental da Universidade Federal da Paraíba, como um dos requisitos para obtenção do título de mestre.

Área de concentração: Estruturas e Materiais

Orientação: Prof. Dr. Normando Perazzo Barbosa

Co-orientação: Prof. Dr. Aluísio Braz de Melo

João Pessoa / PB

Setembro / 2016

Autorizo a reprodução total ou parcial deste trabalho, por qualquer meio convencional ou eletrônico, para fins de estudo e pesquisa, desde que citada a

fonte.

Catalogação na publicação

Serviço de Biblioteca na Documentação Universidade Federal da Paraíba

M488d Medeiros, Mellyne Palmeira.

Desempenho térmico de blocos de vedação com o uso de gesso e de resíduos poliméricos / Mellyne Palmeira Medeiros.—

João Pessoa, 2016.

115 f. : il. –

Orientador: Normando Perazzo Barbosa Co-orientador: Aluísio Braz de Melo Dissertação (Mestrado) – UFPB/CT

1. Engenharia civil. 2. Habitação popular. 3. Desempenho térmico. 4. Aproveitamento de resíduos. 5. Gesso. I. Título.

UFPB/BC CDU: 624(043)

MELLYNE PALMEIRA MEDEIROS

DESEMPENHO TÉRMICO DE BLOCOS DE VEDAÇÃO COM O USO DE GESSO E DE RESÍDUOS POLIMÉRICOS

Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil e Ambiental da Universidade Federal da Paraíba, como um dos requisitos para obtenção do título de mestre.

Área de concentração: Estruturas e Materiais

Orientação: Prof. Dr. Normando Perazzo Barbosa

Co-orientação: Prof. Dr. Aluísio Braz de Melo

Data do exame:____________________________

Defesa de dissertação de mestrado avaliada por Banca Examinadora composta pelos seguintes professores, sob a presidência do primeiro:

_______________________________________________

Professor Dr. Normando Perazzo Barbosa - UFPB _______________________________________________

Professor Dr. Aluísio Braz de Melo - UFPB

_______________________________________________

Professora Dra. Aline Figueirêdo Nóbrega de Azerêdo – UFPB/IFPB

_______________________________________________

Professor Dr. Ulisses Targino Bezerra - IFPB

João Pessoa / PB

Setembro / 2016

Dedico este trabalho a todos que

acreditam que é possível produzir

materiais, para o setor da construção civil,

com baixo impacto ambiental.

AGRADECIMENTO

Ao Prof. Dr. Normando Perazzo Barbosa, pela confiança e apoio ao longo da orientação deste trabalho. Foi um grande privilégio tê-lo como professor ao longo da minha trajetória acadêmica, principalmente, pelo grande exemplo de humano e de profissional;

Ao Prof. Dr. Aluísio Braz de Melo, a quem expresso o meu sincero agradecimento e admiração, onde a orientação e o apoio foram fundamentais para o desenvolvimento deste trabalho;

Ao Prof. Dr. Ulisses Targino Bezerra, pelas contribuições e pelo direcionamento da pesquisa provenientes das considerações feitas na banca de qualificação e disponibilidade em ajudar. Como também, pelo exemplo de profissional;

A Prof. Dra. Aline Azeredo, pela transmissão dos conhecimentos necessários relacionados ao desempenho de edifícios e a boa vontade em sempre ajudar;

Aos meus pais, Carminha, por ser minha maior referência; Isaac (in memorian), pelo exemplo que ficará sempre presente na minha memória. Assim como, toda a minha família, por ser minha base;

Ao meu esposo, Marcos, pelo apoio e carinho que foram essenciais para a realização desse trabalho. Como também, a toda sua família, em especial, minha sogra, Fátima, por se fazer presente na vida do meu filho nos momentos que tive que me ausentar;

Ao meu filho, Benício, por nascer e me ensinar o que é mais importante na minha vida. Minha enteada, Marina, por trazer mais alegria para nossa família;

A equipe do LABEME Delby, Claudio, Zito, Ricardo, Gato, Lila e Mizo. Em especial

a Sebastian, por sempre solucionar todos os “problemas”;

Aos professores Givanildo, Belarmino e José Gonçalves pela colaboração e presteza na ajuda para o desenvolvimento desse trabalho;

Aos colegas da salinha do LABEME por tornarem meus dias de trabalho mais fáceis, em especial, Adriano, Brunna, Fabianne, José Augusto, Gabryela, Leovegildo, Mariane, Nely, Rômulo;

A todos os amigos que ajudaram com boas conversas, em especial, a Maria Simone, pela amizade sincera;

A Jesus Charles, pelos ensinamentos e por simplificar muitas das minhas dúvidas;

A Pablo pela presteza em ajudar.

“Aprender é a única coisa de que a mente nunca se cansa, nunca tem medo e nunca se arrepende”.

Leonardo Da Vinci

RESUMO

Nos últimos anos, houve um crescimento da produção de habitação popular no Brasil. Não obstante, as baixas condições de habitabilidade e a degradação ambiental são características de grande parte destas habitações. As limitações financeiras têm sido o principal argumento que justifica essas deficiências.

Visando soluções técnicas, preocupadas no que concerne às questões ambientais e econômicas para o setor da construção civil, o uso do gesso apresenta vantagens por se tratar de um aglomerante menos agressivo ao meio ambiente.

Desta forma, este trabalho pesquisa as alterações nas propriedades físicas e mecânicas, assim como o desempenho térmico, de compósitos de matriz de gesso com adições de resíduos poliméricos, dos quais são exemplos o Etileno Acetato de Vinila (EVA) e o Poliestireno Expandido (EPS). Os compósitos de gesso e resíduos de EVA e de EPS foram utilizados na produção de blocos para alvenaria de vedação. Também utilizaram-se garrafas PET (Poli Tereftalato de Etileno) no interior dos blocos produzidos, denominado, neste trabalho, de GESSOPET. Verificou-se que os blocos de compósitos de gesso com resíduos, tanto de EVA como de EPS, apresentaram melhoria relacionadas ao desempenho térmico quando comparados com blocos sem adições de resíduos, fabricados apenas com gesso. Por fim, este trabalho visa contribuir para o desenvolvimento de tecnologias construtivas, utilizando matéria-prima com reduzido impacto ambiental e com melhor relação entre custo e benefício.

Palavras-chave: gesso, aproveitamento de resíduo, desempenho térmico,

habitação popular.

ABSTRACT

In lastest years, have been noticed the growth of social interest house in Brazil.

However, the lower housing conditions and environmental degradation are characteristics of most of the produced housing. Financial constraints have been the main argument to justify these deficiencies. Seeking technical solutions, concerned with regard to environmental and economic issues for the construction sector, the use of gypsum is advantageous because it is less aggressive caking for the environment. Thus, this study aims to verify the changes in the physical and mechanical properties, and thermal performance of composite gypsum matrix with polymeric waste additions such as Ethylene Vinyl Acetate (EVA) and Expanded Polystyrene (EPS). The composite of gypsum and waste of EVA and EPS were used in the production of blocks for masonry sealing. It was also used bottles of PET (Poly Ethylene Terephthalate) inside of the produced blocks called in this work, GESSOPET. It has been found that the gypsum composite blocks of residues, both EVA as EPS showed better related to the thermal performance when compared with block without waste additions, manufactured only with plaster.

Finally, this paper aims to contribute to the development of construction technologies using raw materials with low environmental impact and promote more economic construction.

Keywords: gypsum plaster, waste recovery, thermal behavior, social interest

house.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Protótipo desenvolvido por Santos... 30

Figura 2 - Unidade habitacional desenvolvida por Gomes ... 31

Figura 3 - Protótipo elaborado por Silva ... 32

Figura 4 – Edifício construído com blocos de concreto e garrafas PET ... 34

Figura 5 – Exemplo do encaixe horizontal do bloco construtivo de concreto e garrafas PET ... 34

Figura 6 - Casas construídas com gesso no município de Araripina ... 40

Figura 7 - Construção de habitação de padrão médio com blocos de gesso. (a) Execução da primeira fiada com blocos hidrofugados. (b) Elevação da alvenaria dos blocos. (c) Colocação da laje. (d) Habitação com dois pavimentos e cobertura em telha cerâmica. ... 41

Figura 8 - Casa com blocos de gesso utilizando coordenação modular ... 44

Figura 9 - Zoneamento bioclimático brasileiro ... 46

Figura 10 – Etapas do programa metodológico... 49

Figura 11 – Agregado de EVA. (a) Agregado como coletado. (b) Agregado triturado em moinho de facas. ... 51

Figura 12 – Agregado de EPS. (a) Agregado como coletado. (b) Agregado triturado em moinho de facas ... 51

Figura 13 – Garrafas PET coletadas ... 52

Figura 14 - Composições das misturas ... 53

Figura 15 - Ensaio de absorção de água ... 55

Figura 16 - Curvas de níveis de absorção de água para Gesso-EVA ... 56

Figura 17 - Curvas de níveis de absorção de água para Gesso-EPS ... 56

Figura 18 - Ensaio de compressão. (a) Prensa. (b) Detalhe da ruptura do corpo de prova ... 57

Figura 19 - Curvas de níveis da resistência à compressão axial do Gesso-EVA. . 58

Figura 20 - Curvas de níveis da resistência à compressão axial do Gesso-EPS. . 58

Figura 21 - Misturas trabalhadas ... 59

Figura 22 – Modelo da forma dos blocos de GESSOPET ... 61

Figura 23 - Dimensionamento das tipologias ... 62

Figura 24 - Processo de produção dos blocos. (a) Molde. (b) Bloco de GESSOPET ... 63

Figura 25 – Ensaios realizados ... 64

Figura 26 - Aparelho de Vicat ... 66

Figura 27 - Mesa de espalhamento ... 66

Figura 28 - Ensaio de absorção de água. (a) Corpos de prova simples. (b) Corpos de prova hidrofugado. ... 67

Figura 29 - Ensaio de resistência à compressão. (a) corpo de prova simples. (b) corpo de prova hidrofugado... 67

Figura 30 – Representação esquemática do ensaio de perda de massa ... 68

Figura 31 – Equipamento utilizado para a realização do ensaio de perda de massa por erosão ... 69

Figura 32 - Condutivímetro K30 ... 70

Figura 33 - Amostra para ensaio de condutividade térmica. (a) Molde metálico para

fabricação das amostras. (b) Amostra ... 71

Figura 34 – Princípio da medição da condutividade térmica ... 71

Figura 35 - Ensaio de absorção de água. (a) Pesagem do bloco. (b) Blocos submersos. ... 72

Figura 36 - Ensaio de resistência à compressão. (a) Bloco na prensa. (b) Bloco rompido. ... 72

Figura 37 - Prensa hidráulica com parede para execução de ensaio de compressão ... 74

Figura 38 – Paredes construídas com os blocos de GESSOPET RF, EVA e EPS 75 Figura 39 - Planta baixa esquemática da câmara térmica ... 76

Figura 40 - Interior de câmara térmica. (a) parede instrumentada. (b) painel radiante. ... 76

Figura 41 - Mini parede ... 77

Figura 42 - Equipamento para ensaio de choque térmico ... 78

Figura 43 - Interior do equipamento elaborado para realizar ensaio de choque térmico. (a) Quando aquecido. (b) Quando resfriado com água em temperatura ambiente... 78

Figura 44 - Curva granulométrica do gesso ... 80

Figura 45 – Curva granulométrica do EVA ... 81

Figura 46 – Curva granulométrica do EPS ... 81

Figura 47 - Tempo de início e fim de pega ... 82

Figura 48 - Ensaio de absorção de água para corpos de prova simples e hidrofugado ... 84

Figura 49 - Resistência à compressão de CP simples e hidrofugado ... 84

Figura 50 - Ensaio de absorção de água para blocos simples e hidrofugado ... 87

Figura 51 - Curva de carga x deslocamento... 89

Figura 52 - Curva de tensão x deformação ... 89

Figura 53 - Fissuração da parede ... 90

Figura 59 - Ruptura da parede ... 91

Figura 60 - Variação de temperatura média durante o ensaio de condutividade para as amostras de Gesso RF, de Gesso EVA e de Gesso EPS ... 91

Figura 56 - Temperaturas obtidas nos 10 ciclos de aquecimento e molhagem nas mini paredes ... 94

Figura 57 – Temperaturas obtidas para o primeiro ciclo de aquecimento e resfriamento das mini paredes de GESSOPET. ... 95

Figura 58 - Deslocamento horizontal da face oposta ... 96

Figura 59 - Projeto habitação popular da prefeitura municipal de João Pessoa. .. 98

Figura 60 - Projeto proposto para modulação em malha quadriculada. ... 99

Figura 61 - Ligações entre os blocos de gesso ... 100

Figura 62 - Perspectiva projeto de modulação com blocos de GESSOPET ... 101

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Características técnicas das placas de gesso ... 23

Tabela 2 - Misturas dos corpos de prova produzidos ... 54

Tabela 3 – Proporções dos traços das misturas escolhidas ... 59

Tabela 4 - Exemplos de blocos utilizando garrafas PET na moldagem ... 60

Tabela 5 - Tipologia dos blocos de GESSOPET (medidas em cm) ... 62

Tabela 6 - Peso dos blocos de GESSOPET ... 64

Tabela 7 - Características químicas obtidas por fluorescência ... 80

Tabela 8 - Ensaio de consistência das amostras simples e hidrofugado ... 83

Tabela 9 - Perda de massa e profundidade de desgaste das placas ... 85

Tabela 10- Condutividade Térmica das amostras de gesso hidrofugado em estudo e de referências da literatura ... 85

Tabela 11 - Resistência à compressão dos blocos de GESSOPET ... 87

Tabela 12 – Valores admissíveis para resistência à compressão de blocos ... 88

Tabela 13- Comparação da diferença de temperatura externa e interna das paredes de GESSOPET hidrofugado das amostras em estudo e de referências da literatura ... 92

Tabela 14 - Valores de resistência térmica, capacidade térmica, transmitância térmica, atraso e fator de calor solar para Gesso-RF, Gesso-EVA e Gesso-EPS. 93 Tabela 15 - Transmitância térmica, atraso térmico e fator de calor solar admissíveis para cada tipo de vedação externa... 93

Tabela 16- Comparação da diferença de temperatura das paredes de GESSOPET através do ensaio de choque térmico e do ensaio de condutividade ... 95

Tabela 17 - Resumo dos resultados ... 96

Tabela 18- Estimativa de custo para alvenaria de blocos de GESSOPET RF. ... 102

Tabela 19 - Tabela com o preço de alvenaria de cerâmica, de bloco de vazado de

concreto e bloco de gesso compacto. ... 103

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas ABIPET Associação Brasileira da Indústria do PET ABRAPEX Associação Brasileira do Poliestireno Expandido

AESA Agência Executiva de Gestão de Águas do Estado da Paraíba

a/g Relação água/gesso

c Calor específico do material

CP Corpo de prova

CT Capacidade térmica

DNPM Departamento Nacional de Produção Mineral EPS Poliestireno Expandido

EVA Etileno Acetato de Vinila

FSo Fator solar

GESSOPET Bloco proposto em gesso com garrafa PET no interior IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística

IEMI Instituto de Estudos e Marketing Industrial ISO International Standardization Organization ITEP Instituto Tecnológico de Pernambuco

LABEME Laboratório de Ensaio de Materiais e Estruturas NBR Norma Brasileira Registrada

PET Poli-Tereftalato de etileno

PMJP Prefeitura Municipal de João Pessoa PMMA Polimetilmetacrilato

PNAD Pesquisa Nacional por Amostra de Domicílios PVA Acetato de polivinila

PVC Policloreto de polivinila

RF Referência

Rt Resistência térmica

SBR Borracha de butadieno estireno SI Sistema Internacional

SINAT Sistema Nacional de Avaliações Técnicas

SINDUSGESSO Sindicato da Indústria do Gesso do Estado de Pernambuco SVVIE Sistemas de vedações verticais internas e externas

U Transmitância térmica

UFPB Universidade Federal da Paraíba

UFRN Universidade Federal do Rio Grande do Norte

λ Condutividade térmica

f Atraso térmico

ρ Densidade

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ... 17

1.1 OBJETIVOS ... 19

2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ... 20

2.1 GESSO ... 20

2.1.1 Gesso hidrofugado ... 23

2.2 RESÍDUOS POLIMÉRICOS ... 24

2.2.1 EVA ... 25

2.2.2 EPS ... 28

2.2.3 PET ... 33

2.3 MATERIAIS COMPÓSITOS EM MATRIZES DE GESSO ... 35

2.4 HABITAÇÃO POPULAR ... 39

2.5 SISTEMA CONSTRUTIVO MODULAR ... 42

2.6 NORMA DE DESEMPENHO DAS EDIFICAÇÕES ... 44

2.6.1 Desempenho térmico em elementos de vedação ... 45

3 PLANEJAMENTO EXPERIMENTAL... 49

3.1 MATERIAIS ... 50

3.1.1 Gesso ... 50

3.1.2 EVA ... 50

3.1.3 EPS ... 51

3.1.4 PET ... 52

3.1.5 Aditivo hidrofugante ... 52

3.1.6 Água ... 52

3.2 COMPOSIÇÃO DAS MISTURAS ... 52

3.2.1 Planejamento para a escolha das composições ... 52

3.3 PROJETO E FABRICAÇÃO DOS BLOCOS DE GESSOPET ... 59

3.4 ENSAIOS REALIZADOS ... 64

3.4.1 Material ... 65

3.4.2 Pasta ... 65

3.4.3 Corpo de prova ... 67

3.4.4 Bloco ... 71

3.4.5 Parede (prisma) ... 73

4 RESULTADOS ... 80

4.1 CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS ... 80

4.1.1 Gesso ... 80

4.1.2 EVA ... 81

4.1.3 EPS ... 81

4.2 PROPRIEDADES DOS COMPÓSITOS NO ESTADO FRESCO (PASTA) 82 4.2.1 Tempo de pega... 82

4.2.2 Consistência ... 82

4.3 PROPRIEDADES DOS COMPÓSITOS NO ESTADO ENDURECIDO .... 83

4.3.1 Corpos de prova ... 83

4.3.2 Bloco ... 86

4.3.3 Parede ... 88

4.4 RESUMOS DOS RESULTADOS ... 96

4.5 PROJETO DE MODULAÇÃO ... 97

4.6 ESTIMATIVA DE CUSTO DA ALVENARIA EM BLOCOS DE GESSOPET 102 5 CONCLUSÕES ... 104

5.1 ATENDIMENTO AOS OBJETIVOS... 104

5.2 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS ... 105

6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 106

1 INTRODUÇÃO

Nos últimos anos houve um crescimento da produção de habitação popular no Brasil. Não obstante, as baixas condições de habitabilidade e a degradação ambiental são características de grande parte das habitações produzidas. As limitações financeiras têm sido o principal argumento que justificam essas deficiências. Nesse contexto, muitas pesquisas de materiais estão sendo desenvolvidas na busca de boas soluções para aliar a habitabilidade, baixo impacto ambiental e custos na habitação popular. Um material que tem ganhado destaque é o gesso.

Visando soluções técnicas, preocupadas no que concerne às questões ambientais e econômicas para o setor da construção civil, o uso do gesso apresenta vantagens por se tratar de um aglomerante menos agressivo ao meio ambiente, comparado com o cimento e a cal, sendo utilizado devido as suas propriedades de aderência, demostrando excelente resistência ao fogo e aos isolamentos térmico e acústico.

Todavia, o pré-moldado de gesso é um material frágil, isto é, sofre ruptura sem, previamente, ter deformações plásticas significativas. Tal característica pode ser solucionada a partir da inserção de fibras na matriz do gesso, tornando o material mais dúctil. Outra desvantagem que pode ser resolvida é a solubilidade na água, portanto, não é indicado para vedação externa ou áreas molhadas e molháveis, porém, através da utilização de aditivo hidrofugante no gesso a capacidade de absorção de água é reduzida.

Entretanto, estudos relacionados à análise de matrizes de gesso para a produção de compósitos, utilizando fibras de vidro, de celulose, de bambu, de juta, de sisal, assim como, vermiculita, cortiça e resíduos industriais, tendem a melhorar as propriedades mecânicas, como o aumento da resistência à tração, à flexão e ao impacto, e também a ampliar a capacidade de absorver energia e o desempenho térmico e acústico das edificações (AGOPYAN e SANTOS, 1991; JOHN, 2000;

SAVASTANO JUNIOR et al., 1997; SAVASTANO JUNIOR, PIMENTEL, 2000; JOHN,

CINCOTTO, 2007; OLIVEIRA, 2009).

Dentre os materiais utilizados em compósitos de gesso, verifica-se o uso de resíduos poliméricos, a exemplo do Etileno Acetato de Vinila (EVA), Poliestireno Expandido (EPS), Cloreto de Polivinila (PVC), Borracha SBR, Poliésteres e Poliamidas.

Estes tem se apresentado como uma boa alternativa para melhorar as propriedades do gesso destinado às construções de interesse social, em razão do baixo custo e de serem materiais com alto potencial de uso, devido a abundância e a boa adaptação ao setor da construção civil.

Para Kanno (2009), os resíduos poliméricos procedentes de diversas indústrias podem ser aproveitados na fabricação de novos produtos, explorando as várias possibilidades que já existem, realizando assim uma interação e uma integração entre segmentos e cadeias produtivos, no sentido de aproveitamento e de reuso de materiais.

Essas vantagens dos resíduos poliméricos são decorrentes das suas propriedades específicas, visto que possuem baixa massa específica, são estáveis, inertes, não suscetíveis a fungos, podendo ser aproveitados como agregados sintéticos para elaboração de compósitos leves. Um dos seus usos mais promissores é a produção de elementos pré-fabricados com a melhoria do isolamento térmico.

Para Izquierdo (2011), é imprescindível o desenvolvimento de materiais alternativos como um novo caminho para a sustentabilidade. Neste sentido, a busca de um material que possa ser usado nessas edificações e que seja um isolante térmico tem merecido destaque em pesquisas científicas, visando um material que tenha as características de boa eficiência térmica, boa resistência e baixo custo.

Com base no exposto, este estudo visa perscrutar sobre o desempenho térmico, assim como as alterações nas propriedades físicas e mecânicas, de compósitos de matrizes de gesso com a incorporação de resíduos poliméricos, como o EVA, proveniente da indústria calçadista, e o EPS, vulgarmente conhecido como isopor, oriundos do descarte de embalagens (de eletrodomésticos, de eletrônicos e de móveis).

Os compósitos de gesso, os resíduos de EVA e os de EPS são utilizados na produção

de blocos para a alvenaria de vedação, no interior dos quais são utilizadas garrafas

PET (Poli Tereftalato de Etileno). A denominação deste bloco, neste trabalho, é

GESSOPET, um nome que alia a junção dos materiais utilizados. Visando possibilitar o

uso, tanto em sistemas de vedação verticais internas como externas, realizou-se uma análise comparativa dos compósitos com e sem a inserção de aditivo hidrofugante.

Neste trabalho também foi estudado o processo de construção racionalizada, visando apresentar uma alternativa de um projeto de modulação para habitação popular, considerando as dimensões e o formato dos blocos de GESSOPET. Para tal tarefa, utilizou-se como base a adaptação do modelo padrão para projetos de habitação popular, produzidos pela prefeitura municipal de João Pessoa – PB, nos últimos anos.

Destarte, a modulação de projetos concorre para a redução de custo com a mão de obra, do tempo de execução e, consequentemente, do custo final da obra.

Por fim, espera-se que este trabalho possa contribuir para o desenvolvimento de tecnologias construtivas, utilizando matéria-prima com reduzido impacto ambiental, bem como promover construções mais econômicas e populares.

1.1 OBJETIVOS

Este trabalho tem como objetivo geral verificar o desempenho térmico de blocos construtivos, para alvenaria de vedação (GESSOPET), produzidos com gesso e resíduos poliméricos de EVA, de EPS e de garrafas PET, tendo em vista seu uso para a produção de habitação popular.

Como objetivos específicos têm-se:

(i) Determinar a proporção mais indicada para formulação dos compósitos de gesso-EVA e gesso-EPS, a partir da caracterização das propriedades físicas e mecânicas;

(ii) Definir dimensão, peso, geometria e encaixes dos blocos GESSOPET;

(iii) Determinar as propriedades físicas e mecânicas dos blocos GESSOPET;

(iv) Comparar os resultados obtidos em relação ao desempenho térmico entre os blocos de GESSOPET-EVA, de GESSOPET-EPS e de GESSOPET-RF (sem resíduos);

(v) Avaliar o comportamento mecânico de alvenarias de vedação executadas com blocos de GESSOPET em função de cargas verticais;

(vi) Propor projeto de modulação voltado à habitação popular, utilizando os

blocos de GESSOPET.

O presente capítulo discorre, inicialmente, sobre o gesso, abordando suas características, propriedades físicas e mecânicas. Em seguida, versa sobre as características do gesso hidrofugado. Explana-se acerca dos compósitos com matrizes de gesso, principalmente, em relação à incorporação de resíduos poliméricos. Trata-se sobre políticas públicas voltadas para a construção de habitação popular, utilização de resíduos industriais na produção de materiais alternativos para construção civil, desempenho das edificações e processo de racionalização de alvenaria. Esse leque de assuntos foi definido como forma de embasar o leitor a respeito do tema.

2.1 GESSO

O gesso representa um dos insumos mais antigos utilizados na construção civil, há registros arqueológicos do uso do gesso em ruínas na Síria e na Turquia há cerca de 8.000 anos a.C. e dos egípcios na construção de pirâmides há 2.000 anos a.C.

(GOURDIN e KINGERY, 1975)

O gesso tem destaque por ser um material ligante de maior eficiência energética.

Produzido pelo aquecimento do minério gipsita em pó convertido em semi-hidrato de sulfato de cálcio, através de decomposição térmica. Durante o seu processo de fabricação, ele pode ser obtido com menos de 170°C, liberando H

O para a atmosfera, evidenciando sua eficiência em comparação ao cimento Portland que necessita de elevadas temperaturas (aproximadamente 1.450°C) e emite CO

em grande quantidade.

O Brasil possui uma das maiores reservas de gipsita, considerada a de melhor qualidade do mundo por apresentar alto teor de pureza, variando de 88% a 98%

(BALTAR et al.,2006).

Contudo, conforme o Mineral Commodity Summaries 2016

, desenvolvido pelo

United States Geological Survey, a produção e o consumo per capita do Brasil são

baixos quando comparados com os da China, o maior produtor mundial, seguido pelo

Irã e a Turquia, em segundo e terceiro lugar, respectivamente. Já os Estados Unidos ocupam o quarto lugar, e em quinto lugar, a Espanha, líder europeia.

Segundo a mesma fonte, em referência aos dados do ano de 2014, verifica-se que o consumo per capita nos Estados Unidos é de 105 kg/hab./ano e representa seis vezes mais do que o consumo do Brasil, de aproximadamente 17 kg/hab./ano. Esses dados mostram que existe um potencial latente de uso do gesso a ser explorado pelo Brasil.

De acordo com o Departamento Nacional de Produção Mineral (BRASIL, 2014)

, o estado de Pernambuco é o principal produtor de gipsita do Brasil, sendo responsável por 87,6% da produção nacional que gira em torno de 3,3 milhões de toneladas por ano. Destaca-se o “polo gesseiro do Araripe”, situado no extremo oeste pernambucano e formado pelos municípios de Araripina, Trindade, Ipubi, Bodocó e Ouricuri. Os demais estados produtores de gipsita são: Maranhão (9,1%), Ceará (2,5%), Amazonas (0,6%) e Pará (0,2%).

Conforme dados do Sindusgesso (2009), a produção de gesso de fundição é destinada em 61% para produção de blocos e placas, 35% para revestimento, 3% para moldes cerâmicos e 1% para outros usos.

Os gessos nacionais normatizados têm suas características químicas e propriedades físicas e mecânicas especificadas pela NBR 13.207 (ABNT, 1994) e seus métodos de ensaios determinados pelas NBR 12.127 (ABNT,1991a), NBR 12.128 (ABNT,1991b), NBR 12.129 (ABNT,1991c) e NBR 12.130 (ABNT,1991d).

Os blocos de gesso, constituídos por peças pré-moldadas em forma de paralelepípedo e sistema de encaixe macho-fêmea, são utilizados para a execução de alvenarias modulares. Para Raad e Martins (2005), a perda de material durante o

1 O Sumário do Mercado de Minerais de 2016, do Instituto de Pesquisa Geológica dos Estados Unidos, que foi desenvolvido baseado nos dados de 2011 a 2015, conforme disponibilizado no link:.

http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/mcs/2016/mcs2016.pdf, acessado em: 11 de dezembro de 2015.

2 Produzido pelo Departamento Nacional de Produção Mineral, o Sumário Nacional 2014 tem o intuito de descrever o comportamento de mercado das principais substâncias minerais produzidas no Brasil com base na seguinte estrutura: oferta mundial, produção interna, importação, exportação, consumo interno, projetos em andamento e/ou previstos e fatores relevantes no país e no mundo em 2013. Link:

http://www.dnpm.gov.br/dnpm/sumarios/sumario-mineral-2014/view, acessado em: 11 de dezembro de 2015.

processo construtivo é reduzida, devido à natureza modular das peças resultantes, minimizando os resíduos produzidos na edificação.

De acordo com a Diretriz SINAT N°008 – Vedações verticais internas em alvenaria não-estrutural de blocos de gesso (BRASIL, 2012b), o processo construtivo consta das etapas de: (i) locação da alvenaria; (ii) assentamento dos blocos, com gesso-cola; e (iii) rejuntamento e acabamento, com pasta ou massa de gesso.

Os blocos de gesso são elementos de vedação vertical, utilizados para a execução de paredes e divisórias internas nas edificações. São constituídos por uma mistura de água e gesso, com ou sem adições de forma a conferir as propriedades necessárias a seu uso (PERES et al., 2008).

Segundo a Associação Brasileira do Drywall (DRYWALL, 2016), o uso do gesso na construção civil brasileira vem crescendo a partir de meados da década de 1990, com a introdução da tecnologia da fabricação de chapas de drywall nas vedações internas e do uso do gesso como material de revestimento, aplicado diretamente em paredes e tetos, assim como, material de fundição, utilizado na produção de placas de forro e blocos de vedação.

Em consonância com a afirmação anterior, Steuer e Dresel (2015) afirmam que devido às suas características e propriedades, o gesso possui diversas aplicabilidades na construção civil como: revestimentos de paredes e tetos, revestimento para decoração de interiores, forros de placas, matéria prima para painéis termo-acústicos, fechamento com blocos leves, para paredes internas e construção de casa com blocos de gesso, forro para paredes de fechamento em gesso acartonado, placas de rebaixamento de teto e painéis para divisórias.

No Brasil, o uso desta tecnologia de blocos de gesso para vedação é recente e

restrito a algumas regiões (PINHEIRO, 2011). Entretanto, é crescente o número de

pesquisas visando desmitificar alguns preconceitos na utilização do gesso na

construção civil, normalmente desenvolvidas através de parcerias públicas e privadas,

que tendem a incentivar a construção de casas de gesso. Todavia, não existem normas

regulamentadoras em se tratando de blocos de gesso para vedações externa. Para

efeito de análise neste trabalho fez-se uso das determinações da referida Diretriz

SINAT N°008 (BRASIL, 2012b).

Segundo Peres et al. (2008), no Brasil são produzidos três tipos de placas de gesso: BS= placas simples; B-GRG= placas reforçadas com fibra de vidro e B-Hidro=

placas resistentes à umidade, utilizadas em áreas molhadas e molháveis, cujas características técnicas são apresentadas na Tabela 1.

Tabela 1 - Características técnicas das placas de gesso

Nomenclatura B-S B-GRG B-HIDRO

Composição química Gesso Gesso e fibras de vidro

Gesso e aditivos hidrofugantes Densidade (kg/m³) 950 – 1.100 950 – 1.100 950 – 1.100

Resistência à flexão (MPa) 2,00 3,00 3,00

Resistência à compressão (MPa)

3,00 3,00 3,00

Peso do bloco (kg) 19 – 34 19 – 34 19 – 34

Dimensões (mm) 666 x 500 666 x 500 666 x 500

Espessura (mm) 70 e 100 70 e 100 70 e 100

Absorção d’água (%) sem limite sem limite 5

Volume de vazio (%) 25 25 25

Cor Branco Verde Azul

Resistência térmica (m²C/W) 0,20 – 0,29 0,20 – 0,29 0,20 – 0,29

Resistência ao fogo (h) 3 - 4 3 – 4 3 - 4

Fonte: PERES et al., 2008; BRASIL, 2012b.

Apesar do crescimento na utilização do gesso na construção civil, em função da sustentabilidade, do baixo custo e da fácil produção, o material apresenta como principal desvantagem a solubilidade na água, que pode ser minimizada, a partir da inserção de aditivos hidrofugantes.

2.1.1 Gesso hidrofugado

Para diminuir a capacidade de absorção de água do gesso faz-se uso de aditivos hidrofugantes. Destarte, a influência negativa da água nas propriedades dos materiais tem feito com que os hidrofugantes sejam cada vez mais requisitados na construção civil.

Os hidrofugantes apresentam uma tensão superficial inferior a da água e, por

isso, possuem a capacidade de repeli-la. Atuam de maneira a aumentar o ângulo de

contato entre a gota d’água e a superfície, que está diretamente ligado à

permeabilidade do material. Quanto maior o ângulo de contato menor a sua permeabilidade a partir da adição de hidrofugantes em sua composição.

De acordo com a Diretriz SINAT N°008 (BRASIL, 2012b), os blocos de gesso hidrofugados devem ser apresentados na cor azul, utilizados na construção de paredes divisórias de áreas molháveis, molhadas e na primeira fiada de todas as paredes.

As características dos blocos de gesso são semelhantes para blocos de gesso simples e hidrofugado, diferenciando-se apenas em relação à absorção de água de 5%

para o último, assim como a cor.

2.2 RESÍDUOS POLIMÉRICOS

Atualmente, um dos grandes problemas enfrentados nas cidades é o destino adequado dos resíduos sem causar impacto ao meio ambiente, pois a quantidade gerada tem crescido significativamente, em decorrência do aumento da produtividade e do consumo, propiciada pela utilização de novos materiais e modernos processos de industrialização.

A entrada em vigor do conjunto de normas ambientais, ISO 14000, série de normas desenvolvidas pela International Standardization Organization, que estabelecem diretrizes sobre a área de gestão ambiental dentro de empresas, veio fortalecer ainda mais essa preocupação com o meio ambiente. Dentre os aspectos importantes deve-se ressaltar a questão da reciclagem, pois a falta de preocupação com o meio ambiente por parte das indústrias pode vir a trazer enormes prejuízos à população presente e futura.

Desta forma, a reciclagem por meio da reutilização ou recuperação dos resíduos ou de seus constituintes é uma das formas mais atraentes de solucionar os problemas de destino final dos resíduos, tanto do ponto de vista empresarial como dos órgãos de proteção ambiental (GARLET, 1998).

No mesmo sentido, Kern (1999) aduz que a reciclagem de resíduos na forma de

materiais e componentes de construção civil tem sido uma alternativa bem sucedida em

diversos casos e, nessa incursão, beneficiando a sociedade de várias maneiras, como

pela economia de uso de matérias primas extraídas da natureza, pela redução do

consumo de energia na produção de materiais e pela diminuição da poluição ambiental.

Dentre os resíduos utilizados para tais fins, a inserção de polímeros, em elemento construtivo, destaca-se por promover a redução do peso da edificação, além de proporcionar potencial econômico, por minimizar o crescimento na participação do lixo urbano, onde possue características como degradação lenta e volumetria elevada (KANNO, 2009).

Para a execução desse trabalho, utilizaram-se os resíduos poliméricos para formulação de um bloco de vedação em gesso para construção civil, mais especificamente, empregando, o EVA, o EPS e o PET, conforme apresentados a seguir.

2.2.1 EVA

O etileno acetato de vinila (EVA), é um copolímero micro-poroso, formado por resina de poli-(etileno-co-vinil acetato), agentes reticulantes e de expansão, cargas ativadoras e auxiliares de processo, além de outros polímeros, como a borracha. Sua formação ocorre através da polimerização do etileno com acetato de vinila, via radicais livres, em reatores de alta pressão. Pode ser utilizado como termoplástico ou elastômero, as características diferentes ocorrem devido ao percentual de acetato de vinila utilizado na polimerização (AZEVEDO et al., 2009).

De modo geral, o EVA apresenta boa processabilidade, estabilidade térmica, boa resistência ao impacto e à fadiga, boa resiliência, boa tenacidade e boa flexibilidade.

Além disso, é amplamente utilizado pela indústria calçadista na confecção de solas, saltos, contrafortes e palmilhas.

De acordo com dados do Instituto de Estudos e Marketing Industrial (IEMI, 2015), o Brasil é o terceiro maior produtor de calçados do mundo, atrás da China e da Índia. A Paraíba é o sexto maior estado produtor de calçados e o segundo maior exportador calçadista do Brasil, onde a cidade de Campina Grande é a maior produtora nacional de sandálias sintéticas (ABICALÇADOS, 2015).

Garlet e Greven (1997) apontam que a incidência do resíduo de EVA proveniente

da indústria calçadista variava entre 12% a 20% sobre o consumo deste copolímero. De

acordo com Zattera et al.(2005), apenas na região sul do Brasil, quantidades de

resíduos são superiores a 200 toneladas/mês.

Durante o processo de fabricação de calçados são gerados dois tipos de resíduos. Os primeiros são inevitáveis, sobras das placas expandidas oriundas do processo de obtenção dos formatos dos calçados e possíveis refugos de solado, entressola ou palmilha do calçado. O segundo é o pó oriundo do lixamento do calçado na fase de acabamento. Esse pó é relativamente fácil de processar, mas os resíduos das placas expandidas são de difícil e lento reaproveitamento (BEZERRA, 2002).

O volume de resíduos excedentes de EVA tem-se mostrado como um problema ambiental nas regiões que possuem polos industriais de calçados, pois não são biodegradáveis e não podem ser reprocessados, o que torna a reação irreversível. A armazenagem ou deposição a céu aberto desse tipo de material causa problemas que vão desde a poluição visual, até a possibilidade de proliferação de insetos. Além disso, sua incineração não é recomendada devido à liberação de gases tóxicos (LIMA FILHO, 2008).

Conforme Garlet (1998), o volume excedente de EVA, proveniente das indústrias de calçados, demanda alternativas para um tratamento mais adequado e nobre, evitando o depósito em aterros ou a queima nos fornos das cimenteiras, que provoca a emissão de gases danosos ao meio ambiente.

Em relação à produção de elementos pré-moldados de concreto leve com EVA observa-se um crescimento de pesquisas acadêmicas. Buscando consolidar o aproveitamento dos resíduos de EVA provenientes das indústrias calçadistas na confecção de pré-moldados de concreto leve com potencial de utilização na construção civil, o grupo de pesquisa coordenado pelo professor doutor Aluísio Braz de Melo, da Universidade Federal da Paraíba, já desenvolveu pesquisas relacionadas à confecção de pré-moldados com inserção de EVA em diversos tipos de elementos construtivos, como piso intertravado, piso flutuante, blocos de vedação e blocos para telhado verde (GOMES, 2015; MENDONÇA, 2015; SANTOS, 2013; MAIA, 2013; ROCHA, 2008; LIMA FILHO, 2008; LYRA, 2007; POLARI FILHO, 2005; PIMENTEL, 2005; BEZERRA, 2002).

Para Polari Filho (2005), o EVA é um produto que possui características físico-

químicas diferenciadas dos demais elementos utilizados na construção civil, e como

resíduo, tem grande potencial na formação de novos produtos. O autor destaca como

vantagens a baixa densidade e o bom isolamento acústico e térmico.

Entretanto, pesquisas relacionadas à utilização do resíduo de EVA incorporado às matrizes de gesso ainda são reduzidas, indicando a necessidade de estudos relacionados ao tema.

Contudo, a dissertação desenvolvida por Kern (1999) analisou a viabilidade da adição do resíduo de polímeros termoplásticos, utilizados na fabricação de contrafortes de calçados, em matriz de gesso, utilizando teores de até 25% (massa de resíduo moído em relação à massa de gesso da matriz), não exigindo tecnologia sofisticada para moldagem. Os resultados de ensaios realizados para caracterização do compósito indicam que o resíduo adicionado tem comportamento semelhante ao de uma fibra, incrementando de forma significativa a resistência ao impacto e à flexão, como também ao comportamento pós-fissuração. Apresentando, também, aumento na tenacidade da matriz, evitando rupturas bruscas e proporcionando uma deformação plástica considerável. O compósito gerado é resistente ao manuseio, sendo adequado para uso na construção civil.

Kazmierczak et al. (2000) estudaram o comportamento mecânico de compósitos à base de gesso com adição de resíduos de contraforte de calçados. O teor de adição do resíduo variou de 10% a 25% mantendo-se constante a relação água/gesso de 0,57.

O resíduo melhorou as propriedades mecânicas do compósito, com alterações nas propriedades físicas resultantes.

Da mesma forma, Oliveira (2009) fez uma análise comparativa na produção de

revestimentos com compósitos à base de gesso contendo EVA e vermiculita, visando à

produção de elementos para proteção térmica de alvenarias a fim de reduzir o consumo

energético em edificações. Como resultado verificou-se que a incorporação de resíduo

à matriz de gesso dos compósitos otimizados melhoraram suas propriedades

mecânicas bem como seu desempenho em relação à água mediante o tratamento

superficial. O estudo teórico demonstrou que as placas propostas reduzem a carga

térmica incidente em alvenarias. A autora ressaltou a possibilidade de uso do EVA

como agregado leve na elaboração de blocos de vedação, sem função estrutural na

construção civil.

Apesar da busca em diversos periódicos da área, não se verificou pesquisas acadêmicas voltadas ao uso de EVA em matrizes de gesso para uso em blocos de vedação, demonstrando a inovação tecnológica do material proposto.

2.2.2 EPS

O poliestireno expandido (EPS) trata-se de um polímero celular rígido com uma variedade de formas e aplicações, resultante da polimerização do estireno em água, apresenta-se como uma espuma moldada constituída por um aglomerado de grânulos impermeáveis (MANO e MENDES, 2004). É uma resina do grupo dos termoplásticos, cuja característica reside na sua fácil flexibilidade ou moldabilidade, sob ação do calor, que a deixa em forma líquida ou pastosa. Pode ser decomposto pela radiação solar e considerado um material não poluente.

Para sua produção, a matéria prima passa por um processo de transformação física constituída de três etapas: pré-expansão, armazenamento intermediário e moldagem, em que o pentano é o agente expansor no seu processo produtivo. Ao final do processo geram-se, por meio de expansão por vapor, esferas impermeáveis compostas de 98% de ar e apenas 2% de massa corpórea constituída de poliestireno.

Suas características inodoras e não contaminantes possibilitam seu reaproveitamento.

Sua presença no mercado consumidor, onde sua participação tem sido crescente, é fortalecida pelas suas características: a leveza e a capacidade de isolamento térmico, às quais se associa o baixo custo. É bastante utilizado na confecção de caixas térmicas para acondicionamento de alimentos e bebidas, e em construção civil. No mundo, são produzidos anualmente cerca de 2,95 milhões de toneladas de EPS, dos quais 50% se destinam à construção civil (ABRAPEX, 2007).

A reciclagem consiste na transformação do EPS, porém com as mesmas características iniciais do poliestireno envolvido no processo inicial da produção.

Entretanto, o custo de investimento em uma unidade de revalorização para posterior comercialização é muito alto, sendo inviável em pequena escala (ABRAPEX, 2007).

Para o reaproveitamento do EPS utiliza-se apenas a trituração para formar flocos

que podem ser aplicados na: agricultura, em que o EPS é misturado ao solo deixando-o

mais poroso auxiliando a penetração de água e dos adubos no subsolo, fazendo com

que as raízes se desenvolvam mais facilmente sem necessitar maior aeração; no artesanato por ser inodoro e atóxico, emprega-se o EPS como enchimento de estofados e bichos de pelúcia (KANNING, 2008).

Na construção civil, as características do EPS, de isolamento térmico e a sua baixa massa específica na ordem de 35 kg/m³, favorecem sua utilização como agregado leve em concretos e argamassas aplicáveis em diversos elementos construtivos (TESSARI, 2006).

Segundo definição de Mehta e Monteiro (2008), concreto leve é aquele cuja massa específica não deve ultrapassar 1840 kg/m³, possibilitando com isso vantagens como alívio da carga sobre a estrutura e isolamento térmico. As desvantagens são o alto custo e a baixa resistência. Entretanto, o custo pode ser minimizado com a utilização de resíduos de EPS.

Para estes autores, o concreto leve tem custo maior, mas traz benefícios econômicos devido à redução do peso próprio da estrutura, aliviando assim as fundações. O concreto leve apresenta propriedades similares ao concreto normal, porém, devem-se tomar alguns cuidados com a trabalhabilidade, evitando desta forma a segregação dos materiais. Devido à textura áspera e a baixa densidade dos agregados, os trabalhos de lançamento, compactação e acabamento, necessitam de menor esforço e, por conseguinte, de menor abatimento. No caso de um alto abatimento e vibração excessiva, ocorrerá um fenômeno chamado flutuação do agregado graúdo, aonde a argamassa, pela maior massa específica, irá se concentrar na parte inferior da estrutura, prejudicando o acabamento da peça.

De acordo com a pesquisa desenvolvida por Bezerra (2003), o sistema construtivo fabricado com blocos de concreto leve com EPS como agregado graúdo, comparou os resultados obtidos com bloco de concreto comum, demonstrando a viabilidade do uso de bloco de vedação em concreto leve no que diz respeito à resistência mecânica e desempenho térmico.

Nos trabalhos realizados por Kanning (2007 e 2008), verificou-se a viabilidade da

produção de blocos confeccionados em concreto leve com EPS reciclado e garrafas

PET inteiras no seu interior, posicionadas na horizontal ou na vertical. Estes blocos

apresentam encaixes laterais em forma de macho e fêmea que geram o intertravamento

dos blocos. Quando submetidos a ensaios experimentais, foram obtidos resultados satisfatórios em relação às normas da ABNT, para determinação de absorção de água, porosidade e resistência à compressão.

A produção de matrizes de gesso com incorporação de resíduos de EVA, ainda é pequena se comparado com número de pesquisas com matrizes cimentícias. O mesmo fenômeno acontece na inserção de resíduos pós-consumo de EPS, verificando maior número de pesquisas relacionadas à produção de concreto leve.

Alguns trabalhos sob orientação do professor doutor Luiz Guilherme Meira Souza, desenvolvidos no programa de pós-graduação em Engenharia Mecânica da Universidade Federal do Rio Grande do Norte, utilizam o EPS triturado na composição de matrizes de gesso (SANTOS, 2008; GOMES, 2010; SILVA, 2010; LEITE, 2011;

SANTANA, 2011; MACEDO NETO, 2011; LIMA, 2012; SANTOS, 2015).

No trabalho desenvolvido por Santos (2008) foi produzido um protótipo, conforme Figura 1, utilizando compósito à base de gesso, areia, cimento e EPS triturado.

Foram utilizadas duas técnicas de construção usando blocos, com tubos de PVC no interior para moldagem dos furos, e enchimento in loco, com garrafas PET no interior. O bloco proposto apresenta funções estruturais, de isolamento térmico e baixo custo. Os resultados da análise térmica demonstraram o conforto térmico proporcionado pelo compósito através da obtenção de gradiente entre as superfícies interna e externa das paredes mais expostas ao sol em torno de 7,0ºC, com a temperatura média do ar no interior da edificação, em torno de 28,0ºC.

Figura 1 - Protótipo desenvolvido por Santos

Fonte: Santos, 2008.

Semelhante ao trabalho de Santos (2008), Gomes (2010) construiu uma unidade habitacional usando compósito constituído de gesso, EPS, borracha triturada, areia e água, realizando estudos de conforto térmico e de materiais, como mostra a Figura 2.

Utilizou a técnica de construção do lançamento in loco. No interior do molde foram colocadas garrafas PET com o intuito de se obter resistência térmica e mecânica nas paredes construídas. Demonstrou-se o conforto térmico proporcionado pelo compósito a partir da diferença de temperatura entre as superfícies internas e externas nas paredes de até 11,4°C.

Figura 2 - Unidade habitacional desenvolvida por Gomes

Fonte: Gomes, 2010.

Na pesquisa de Silva (2010) foi construída uma casa experimental, apresentada

na Figura 3, com blocos confeccionados utilizando compósito de cimento, gesso, EPS,

borracha triturada e areia. Foram utilizadas garrafas PET no interior dos blocos a fim de

proporcionar resistência térmica e a função de servir de encaixe entre os blocos, onde

as extremidades das garrafas saíam de cada bloco tanto na parte superior, como

também na inferior, sendo a extremidade inferior seccionada, permitindo o encaixe das

extremidades superiores das garrafas de um bloco nos orifícios inferiores de outro

bloco. Os blocos atenderam as exigências mínimas de resistência à compressão para

blocos de vedação. Os blocos confeccionados proporcionaram isolamento térmico

adequado para o ambiente, apresentando as paredes, diferenças de até 11,7ºC entre

as faces externa e interna, ficando a temperatura máxima interna da casa em torno de 31°C.

Figura 3 - Protótipo elaborado por Silva

Fonte: Silva, 2010.

Leite (2011) fabricou blocos com material compósito formado por cimento, gesso, EPS triturado, pneu triturado, barro, areia e água, destinados à construção de residências populares. Foram realizados testes de resistência à compressão para várias formulações do compósito que atenderam a norma específica para blocos utilizados na construção civil. Foi também avaliada a condutividade térmica do compósito para posterior estudo de conforto térmico gerado em uma residência construída com o compósito proposto. O bloco confeccionado apresentou bom isolamento térmico do ambiente, obtendo diferenças de até 12,6ºC entre as faces externa e interna. Foi demonstrada a viabilidade de utilização do compósito para o fim proposto.

Na tese desenvolvida por Santos (2015), foram fabricados blocos utilizando

materiais compósitos a partir de resíduos gerados nos processos de obtenção de

placas de granito e mármore, cimento, gesso, areia, EPS triturado e água. Foram

confeccionados diversos blocos a partir de composições variadas e foram efetuados

testes preliminares de resistência mecânica e térmica, escolhendo-se a proporção mais

apropriada. A resistência mecânica dos blocos produzidos esteve acima de 3,0 MPa. A

resistência térmica dos blocos foi comprovada pela diferença máxima entre as paredes

interna e externa dos cômodos edificados em torno 8,0°C. Demonstrou-se a viabilidade

de utilização dos blocos fabricados com o material compósito proposto para a construção civil.

Em pesquisas a nível internacional verificaram-se alguns trabalhos com a incorporação de EPS Madariaga e Macia (2008) desenvolveram compósitos com matriz de gesso e incorporação de EPS, para produção de placas e painéis com melhor desempenho térmico. Foram realizados ensaios de resistência à flexão e à compressão, condutividade térmica, absorção de água por imersão, resistência ao fogo e massa especifica. Como principal vantagem do material proposto, os autores destacam desenvolvimento sustentável com a reciclagem do EPS, assim como redução do peso do bloco em 50% em relação ao bloco comercial com mesma espessura.

2.2.3 PET

O politereftalato de etileno (PET) é um polímero termoplástico, formado pela reação entre o ácido tereftálico e o etileno glicol. Foi desenvolvido em 1941, pelos químicos ingleses Whinfield e Dickson (FORMIGONI, 2006) e é utilizado na forma de fibras para tecelagem e embalagem de bebidas. Entretanto, as garrafas produzidas com este polímero só começaram a ser fabricadas na década de 70, após cuidadosa revisão dos aspectos de segurança e meio ambiente. No começo dos anos 80, os Estados Unidos e o Canadá iniciaram a coleta destas garrafas, reciclando-as inicialmente para fazer enchimento de almofadas (MANO e MENDES, 2004).

As garrafas PET são produtos agressivos ao meio ambiente, devido a sua grande quantidade lançada em locais inadequados e, além disso, os polímeros de que são feitas podem levar até 500 anos para serem biodegradáveis. Conforme dados da Associação Brasileira da Indústria do PET (ABIPET, 2012), o consumo de embalagens é em torno de 550.000 toneladas por ano. A solução para dar uma destinação correta a essas embalagens é a reciclagem ou a reutilização. Ainda segundo esta publicação, apenas 58% das embalagens de PET são recicladas.

O uso das garrafas PET na indústria da construção civil proporciona algumas

vantagens como: redução do volume de lixo nos aterros sanitários e melhoria nos

processos de decomposição de matérias orgânicas nos mesmos, pois as garrafas PET

prejudicam a decomposição por impermeabilizarem certas camadas de lixo impedindo que gases e líquidos circulem.

No município de Petrolina – PE tem-se o exemplo da fabricação de elementos construtivos com garrafas PET na construção de um prédio de cinco pavimentos, sendo oito apartamentos e área construída total de 1.500 m² (Figura 4). Para erguer a estrutura foi necessário o uso de mais de 200 mil garrafas PET, estando presentes não apenas nas paredes, e também, teto, laje e até no piso. As garrafas PET foram utilizadas na moldagem dos blocos que apresentaram encaixe horizontal, como observado na Figura 5.

Figura 4 – Edifício construído com blocos de concreto e garrafas PET

Fonte: www.mobilizadores.org.br. Acessado em 30 de novembro de 2015.

Figura 5 – Exemplo do encaixe horizontal do bloco construtivo de concreto e garrafas PET

Fonte: www.mobilizadores.org.br. Acessado em 30 de novembro de 2015

De acordo com o relato do engenheiro civil e professor Sérgio Luís de Oliveira, a obra aprovada apresenta como vantagens, relacionadas ao uso desse material, a diminuição do peso, quando comparado com materiais convencionais. Outro aspecto favorável diz respeito ao isolamento térmico, visto que no Vale do São Francisco verificam-se altas temperaturas e como a condutibilidade térmica dos blocos com PET, devido ao vazio no interior da garrafa, é menor do que a do tijolo ou bloco cerâmico, transmitindo menos calor para o interior da edificação. Como também, através do reaproveitamento das garrafas PET tem-se um ganho elevado em se tratando do ponto de vista ambiental.

No trabalho realizado por Viegas (2012), a autora propôs o uso de blocos incorporando garrafas PET para a execução de alvenarias de vedação que proporcionem isolamento termo acústico visando seu emprego em habitação de interesse social. As garrafas PET foram inseridas e centralizadas em formas de madeira, que foram posteriormente preenchidas com argamassas. Os desempenhos térmico e acústico foram superiores comparados com blocos cerâmicos convencionais.

A autora justificou que os blocos furados apresentam um bom comportamento quanto ao isolamento térmico e acústico, devido ao ar que permanece aprisionado no interior dos seus furos.

2.3 MATERIAIS COMPÓSITOS EM MATRIZES DE GESSO

Atualmente está sendo cobrada uma demanda maior de desenvolvimento de pesquisas que enfoquem a inovação tecnológica. No setor habitacional, almeja-se uma melhoria dos problemas de escassez da oferta de moradias, existência de níveis elevados de informalidade habitacional, elevado preço da moradia, projetos racionais e materiais de construção alternativos.

A produção de resíduos gerados tem impulsionado diversas pesquisas para o

seu reaproveitamento e o desenvolvimento de materiais alternativos. O estudo desses

materiais visa à preservação do meio ambiente, a redução do impacto gerado pelo

setor da construção civil no consumo de matéria prima e da geração de resíduos, além

de possibilitar a redução do custo, favorecendo habitações de interesse social.

Muitas vezes, a inserção de materiais sintéticos pode acarretar no aumento do custo do produto. Entretanto, o uso de materiais que são dispostos como resíduos proporcionam a possibilidade de economia dos recursos naturais, pois são eficientes e disponíveis, reforçando a proposta de sustentabilidade na construção civil (CINCOTTO, 1988).

Em muitos países desenvolvidos industrialmente, a produção de subprodutos industriais e resíduos supera a demanda para uso em outros produtos como cimento e concreto. Desse modo, a inserção de resíduos e uso de materiais que consumam menos matéria prima e energia de produção são temas frequentes em pesquisas acadêmicas.

A exigência de energia nos edifícios está diretamente relacionada à tecnologia da sua construção e ao tipo e quantidade de materiais de construção usados, especialmente os materiais de isolação térmica. Pajchrowski et al. (2014) apontaram a necessidade de introduzir fatores ambientais para a tomada de decisão de processos construtivos.

Briga-Sá et al. (2013) alertaram para o alto consumo de energia e água do setor de construção civil, sendo essencial adotar ações mais eficientes durante todas as fases do processo de construção, incluindo o uso de materiais mais sustentáveis.

Defenderam que a reutilização de diferentes tipos de resíduos na construção ou reabilitação de edifícios pode contribuir significativamente para a sustentabilidade. Um resíduo têxtil em matrizes de gesso foi estudado como elemento para produzir maior resistência térmica para blocos para construção civil. Como resultado verificou-se que o valor de condutividade térmica do material proposto é melhor que o gesso comum.

Hernández-Olivares et al. (1999) estudaram as propriedades mecânicas e térmicas de um compósito gesso cortiça em diferentes percentuais de cortiça. Com uma relação água-gesso de 0,8, a resistência à flexão foi de 2,26 MPa e a resistência à compressão foi de 2,27 MPa. Com a relação água-gesso igual a 0,6, as resistências à flexão e à compressão foram de 2,28 MPa e 2,34 MPa, respectivamente, ratificando o potencial de uso.

Rubio-Avalos et al. (2005) produziram um material compósito orgânico-

inorgânico mais flexível com baixa densidade, obtido utilizando borracha de butadieno

estireno (SBR) em uma matriz de gesso. Em seguida, as propriedades de flexão e de microestrutura do novo compósito foram estudadas, verificando que através da adição de borracha de SBR na matriz de gesso, ou uma rede de polímero (PN) ou uma película de polímero fina, resultou em aumento da elasticidade, ou seja, do comportamento à flexão em comparação ao gesso normal.

No trabalho desenvolvido por Çolak (2006), observaram-se as alterações nas propriedades de porosidade, mecânicas (módulo de elasticidade, resistência à compressão e à flexão) do gesso a partir da inserção de polímeros, como acetato de polivinila (PVA), borracha de butadieno estireno (SBR) e polimetilmetacrilato (PMMA).

Como resultados tem-se que o fator água-gesso pode ser reduzido com a incorporação de polímeros ao gesso, entretanto, ocorrem reduções no tempo de pega e na resistência à compressão das amostras modificadas comparadas ao gesso comum.

Com a incorporação de resíduos, como cortiça, celulose e pneu, em compósitos de gesso, Eires et al. (2007) verificaram a aplicabilidade de resíduos nas pastas de gesso, promovendo construções ambientalmente corretas. Apesar de constatarem uma redução nas propriedades mecânicas, em compensação, houve uma diminuição da propriedade de absorção de água por imersão e melhoria no desempenho térmico e acústico.

Mohandesi et al. (2011) analisaram o gesso reforçado com fibras curtas para produção de materiais de construção com alta resistência à tração, resultando em materiais fortes e leves. A resistência à tração dos compósitos de gesso com fração de volume de fibras diferentes de polipropileno (PP) e poliparafenileno-tereftalamida (PPTA) superior a 15% acarretou em resistência significativamente maior ao gesso puro. Além disso, melhorou o desempenho térmico.

No trabalho realizado por Gutiérrez-González et al. (2012), ao utilizarem misturas

de gesso com diferentes proporções de resíduos de poliamida, fibras sintéticas, para a

produção de um novo material de gesso leve. Os autores verificaram que o aumento na

quantidade de poliamida afeta as propriedades do gesso, diminui a densidade e as

propriedades mecânicas, bem como aumentam sua permeabilidade e resistência

térmica.